Dizel Motorlarda Piston Çanağının İncelenmesi

Abstract

Bu tezde deneysel çalışmalara ışık tutması açısından halen kullanılmakta olan 5 silindirli dizel motoru için orjinal pistonla beraber 4 farklı piston çanağı tasarımı yapılmış ve incelenmiştir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımı olan Converge programı kullanılarak piston geometrisinin motor performansına ve emisyonlara etkileri incelenmiştir. İncelenen bütün yanma odaları için sıkıştırma oranı sabit tutulmuştur. Bu durum emisyondaki değişikliklerin sadece geometrideki farklılıklardan kaynaklanacağını göstermektedir. Catia programında hazırlanan katı modeller Hypermesh programı kullanılarak yüzeylere dönüştürülmüştür. Analizi yapmadan önce Converge GUI programında analizde kullanılacak dinamikler dikkate alınarak yüzey hataları, problemli bölgeler düzeltilerek analize hazır hale getirilmiştir. Converge programına atılarak akış analizi için gerekli parametreler tanımlanmıştır. Yanma karakteristiği açısından en iyi sonuç veren piston çanağı profili belirlenmiştir. Yapısal ve termal açıdan gerilmelerin incelenmesi ve bu gerilmelere bağlı olarak da yorulma analizlerinin gerçekleştirilmesi için yanma odasındaki piston üst yüzeyine gelen sıcaklıklar elde edilmiştir.

This study has been conducted in order to come up with piston crown proposals for 5 cylinder diesel engines that are currently in production. Three new piston crowns designs were modelled along with the current design and their engine performance and emission effects were examined using a computational fluid dynamics (CFD) software called Converge. Compression ratio in all the combustion chambers were kept constant. This set up allowed us to measure the diffences in emission due to geometrical differences only. The rough part model was designed in Catia and converted into surfaces using Hypermesh. Before running the analysis, surface flaws and problem areas were corrected and prepared for analysis using Converge GUI software. Parameters needed to complete the flow analysis were defined in Converge. The piston crown profile that gave the best combustion characteristic was defined. Temperatures at the top surface of the piston were obtained and used for examination of structural and thermal stresses and fatigue analysis due to these stresses.